Berechnung des Schutzvolumens durch Early Streamer Emission (ESE) Air Terminals: zwei gültige Methoden mit identischen Ergebnissen

Berechnung des Schutzvolumens durch Early Streamer Emission (ESE) Air Terminals: zwei gültige Methoden mit identischen Ergebnissen

Der Blitzschutz in Gebäuden ist entscheidend, um Personen-, Sach- und wirtschaftliche Schäden zu vermeiden. Eine Blitzfangeinrichtung ist ein Hightech-Gerät, das auf die Annäherung eines Blitzes reagiert und dessen Einschlag in andere Elemente innerhalb seiner Schutzzone vorwegnimmt, um den Entladungsstrom sicher zur Erdung zu leiten. Um ihre Funktion zu erfüllen, müssen sie nach der Berechnung ihres Schutzradius so installiert werden, dass die gewünschten Elemente geschützt werden, ein Vorgang, der nach zwei verschiedenen Methoden, aber mit identischen Ergebnissen, durchgeführt werden kann: die von der Norm UNE21186 und die von der Technischen Bauordnung (CTE) vorgeschlagenen. Eine falsche Auslegung der letzteren kann jedoch gefährlich sein.

Die aktuelle Technische Baubestimmung (CTE) enthält seit ihrer Veröffentlichung im Jahr 2006 einen Abschnitt (SUA 8) zum Blitzschutz mit einer grundlegenden Risikoberechnung und einer Reihe von Installationsanweisungen. Er enthält auch eine Methode zur Berechnung des Volumens, das durch eine ESE-Anlage (Early Streamer Emission) geschützt wird. Es handelt sich dabei um eine grafische Methode, die sich von der Berechnungsmethode in der internationalen Norm für diese Art von Blitzableitern (UNE21186 - Blitzschutz) unterscheidet: Blitzschutz mit Blitzschutzsystemen mit Early Streamer Emission), in der eine analytische Methode mit Hilfe einer Formel vorgeschlagen wird.

Die Ergebnisse sind jedoch für jeden Blitzstromableiter, jede Höhe und jedes Schutzniveau identisch. Es gibt nicht den einen Schutzradius nach der Technischen Baubestimmung (CTE) und einen anderen nach der Norm UNE21186, obwohl er in vielen kommerziellen Unterlagen und Messungen vorkommt. Diese Verwirrung rührt von einer falschen Auslegung der technischen Bauvorschriften (CTE) her. Diese Fehlinterpretation ist jedoch gefährlich, da sie davon ausgeht, dass der Blitzschutz auf der Dachebene maximal ist, was nicht stimmt, und daher besonders gefährdete Bereiche ungeschützt lassen kann.

Was sagt die Technische Baubestimmung (CTE)?

Die Verwirrung über die scheinbaren Unterschiede zwischen den beiden Methoden hat ihren Ursprung in Punkt B.1.1.2 von SUA 8 der Technischen Baubestimmungen (CTE), der besagt:

a) Unter der horizontalen Ebene, die sich 5 m unter dem Punkt befindet, ist das geschützte Volumen das einer Kugel, deren Mittelpunkt sich auf der Senkrechten eines Punktes im Abstand D befindet und deren Radius gleich ist:

R = D+ΔL

wobei

R ist der Radius der Kugel in Metern, die den geschützten Bereich definiert.

Dieses R wird mit dem Schutzradius verwechselt, obwohl es, wie erläutert, der Radius der Kugel ist, der das geschützte Volumen definiert. Man betrachtet nur die Formel und ignoriert den Satz, der sie einleitet, und den Satz, der ihr in Teil b folgt:

b) Über dieser Ebene ist das geschützte Volumen das eines Kegels, der durch den Aufnahmepunkt und den Schnittkreis zwischen dieser Ebene und der Kugel definiert ist.

Außerdem wird dieser R als Radius für jede Höhe genommen, als ob das geschützte Volumen ein Zylinder um die Achse des Blitzableiters wäre. Dies ist natürlich nicht der Fall. In Punkt b) wird deutlich, dass das geschützte Volumen oberhalb von h=5m ein Kegel ist. Und, wie in Punkt a) angegeben, ist es oberhalb dieser Ebene eine Kugel.

Was die Norm UNE21186 besagt

Die Norm UNE21186 - Blitzschutz: Early Streamer Emission lightning protection systems" spezifiziert eine analytische Methode zur Berechnung des Schutzvolumens unter Verwendung der folgenden Formel:

Das Ergebnis der Anwendung dieser Formel ist identisch mit der grafischen Methode der Technischen Baubestimmungen (CTE), mit einer einzigen Ausnahme: Die Norm geht davon aus, dass Objekte, die weniger als 2 Meter (Höhe) vom Blitzableiter entfernt sind, nicht geschützt sind, während die Technische Baubestimmung (CTE) diese Angabe nicht erwähnt.

Nach der Norm UNE21186 kann die Berechnung des Schutzradius außerdem nicht auf Vorlaufzeiten von mehr als 60 µs angewendet werden, auch wenn im Labor ein höheres Ergebnis erzielt wurde.

Welchen Radius kann eine ESE-Absperrvorrichtung schützen? Ein grafisches Beispiel

Der Schutzradius eines MDEs/einer ESE-Klemme hängt von seiner Vorlaufzeit, dem vom Bauwerk geforderten Schutzniveau und der Höhe des Punktes in Bezug auf das zu schützende Objekt ab. Bei Höhenunterschieden von weniger als 5 Metern nimmt der Schutzradius sehr schnell ab, weshalb dem Schutz von Objekten auf dem Dach und in den Ecken des Gebäudes besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden muss.

Im folgenden Beispiel hat die Risikoberechnung ergeben, dass das Gebäude die Schutzstufe 3 (D = 45 m) benötigt und der Abstand zum entferntesten Punkt 57 m beträgt. Nach dieser Fehlinterpretation wäre ein Blitzableiter von ΔL = R-D = 57-45 = 13 m erforderlich. Daher wäre ein Blitzableiter von Δt = 15µs ausreichend.

Dies ist jedoch nicht das, was die Technische Baubestimmung (CTE) vorschreibt. Der korrekte Weg zur Berechnung mit grafischen Methoden ist der folgende:

"Eine Kugel, deren Mittelpunkt sich in der Senkrechten der Spitze in einem Abstand D befindet und deren Radius ist: R = D + ΔL"

In der folgenden Abbildung wird deutlich, dass das Gebäude mit dem 15-µs-Ableiter nicht geschützt ist, ein Ableiter mit einer längeren Vorlaufzeit, z. B. 30µs, ist erforderlich:

Die Abdeckung des Blitzableiters ist, wie in der Technischen Baubestimmung (CTE) angegeben, der Umfangsschnitt zum Boden für h>5m und ein Kegel über dieser Ebene.

Wir von Aplicaciones Tecnológicas empfehlen immer, die Fangeinrichtung so zu installieren, dass sie sich 6 m über dem Dach befindet, um die Gegenstände auf dem Dach und die Ecken des Daches zu schützen, die am ehesten vom Blitz getroffen werden können. Wie in der vorangegangenen Abbildung und in der folgenden Tabelle zu sehen ist, nimmt der Schutzradius bei einem Unterschied von weniger als 5 Metern stark ab, und ab dieser Höhe ist der Anstieg nicht mehr sehr signifikant.

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